DE102015012900A1 - Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs sowie entsprechendes Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, das eine elektrische Antriebseinrichtung aufweist, wobei in einer Antriebsbetriebsart eine elektrische Maschine der Antriebseinrichtung als Motorbetrieben wird, wobei mittels aus einem Energiespeicher entnommener elektrische Energie ein auf ein Beschleunigen des Kraftfahrzeugs gerichtetes Drehmoment bereitgestellt wird, wobei in einer Rekuperationsbetriebsart die elektrische Maschine als Generator betrieben wird, wobei ein auf ein Verzögern des Kraftfahrzeugs gerichtetes Drehmoment bereitgestellt und dabei anfallende elektrische Energie in dem Energiespeicher zwischengespeichert wird, und wobei in einer Ladebetriebsart der Energiespeicher mit extern bereitgestellter elektrischer Energie aufgeladen wird, bis ein vorgegebener Sollladestand erreicht ist. Dabei ist vorgesehen, dass bei einer Durchführung der Rekuperationsbetriebsart die in der Rekuperationsbetriebsart gefahrene Rekuperationsfahrstrecke sowie die dazugehörige Rekuperationsenergiemenge ermittelt und als Fahrstreckendaten in einem Fahrstreckenspeicher abgespeichert und/oder an eine externe Datenspeichereinrichtung übermittelt werden, und dass beim Umschalten in die Ladebetriebsart oder in der Ladebetriebsart eine voraussichtliche Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs prädiktiv ermittelt wird und für die voraussichtliche Fahrstrecke Fahrstreckendaten aus dem Fahrstreckenspeicher ausgelesen und/oder von der externen Datenspeichereinrichtung angefordert werden, wobei der Sollladestand auf einen Wert gesetzt wird, der aus einem Maximalladestand des Energiespeichers und der in den Fahrstreckendaten hinterlegten Rekuperationsenergiemenge ermittelt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Antriebseinrichtung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, das eine elektrische Antriebseinrichtung aufweist, wobei in einer Antriebsbetriebsart eine elektrische Maschine der Antriebseinrichtung als Motor betrieben wird, wobei mittels aus einem Energiespeicher entnommener Energie ein auf ein Beschleunigen des Kraftfahrzeugs gerichtetes Drehmoment bereitgestellt wird; wobei in einer Rekuperationsbetriebsart die elektrische Maschine als Generator betrieben wird, wobei ein auf ein Verzögern des Kraftfahrzeugs gerichtetes Drehmoment bereitgestellt und dabei anfallende elektrische Energie in dem Energiespeicher zwischengespeichert wird; und wobei in einer Ladebetriebsart der Energiespeicher mit extern bereitgestellter Energie aufgeladen wird, bis ein vorgegebener Sollladestand erreicht ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Antriebseinrichtung.
  • Die Antriebseinrichtung dient zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, also zum Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. Das Drehmoment kann dabei entweder auf das Beschleunigen oder das Verzögern des Kraftfahrzeugs gerichtet sein, wobei in ersterem Fall eine positive Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs in dessen Vorwärtsfahrrichtung und in letzterem Fall eine negative Längsbeschleunigung in der Vorwärtsfahrrichtung vorliegt. Die elektrische Antriebseinrichtung kann das Drehmoment beispielsweise rein elektrisch bereitstellen, also allein mittels einer elektrischen Maschine beziehungsweise eines Elektromotors. Das Kraftfahrzeug kann in diesem Fall als Elektrokraftfahrzeug ausgebildet sein.
  • Neben der elektrischen Maschine kann die Antriebseinrichtung selbstverständlich ein weiteres Antriebsaggregat aufweisen, welches vorzugsweise anderen Typs ist als die elektrische Maschine. Beispielsweise liegt das weitere Antriebsaggregat als Brennkraftmaschine vor. Entsprechend ist die Antriebseinrichtung als Hybridantriebseinrichtung ausgestaltet, insbesondere als Plug-in-Hybridantriebseinrichtung.
  • Die Antriebseinrichtung beziehungsweise das Kraftfahrzeug kann in unterschiedlichen Betriebsarten betrieben werden. Beispielsweise sind die Antriebsbetriebsart, die Rekuperationsbetriebsart und die Ladebetriebsart möglich. In der Antriebsbetriebsart wird die elektrische Maschine als Motor betrieben und das auf das Beschleunigen des Kraftfahrzeugs gerichtete Drehmoment bereitgestellt beziehungsweise von der elektrischen Maschine erzeugt. Dies erfolgt beispielsweise mittels aus dem Energiespeicher entnommener Energie, insbesondere ausschließlich mittels dem Energiespeicher entnommener Energie. Alternativ ist es selbstverständlich möglich, die zum Betreiben der elektrischen Maschine verwendete elektrische Energie auf andere Art und Weise bereitzustellen beziehungsweise zu erzeugen, beispielsweise mithilfe des weiteren Antriebsaggregats, also vorzugsweise der Brennkraftmaschine.
  • In der Rekuperationsbetriebsart wird die elektrische Maschine dagegen verwendet, um den Energiespeicher aufzuladen. Hierzu wird die elektrische Maschine als Generator betrieben und das auf das Verzögern des Kraftfahrzeugs gerichtete Drehmoment bereitgestellt beziehungsweise erzeugt. Insoweit wird in der Rekuperationsbetriebsart Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt und der Energiespeicher mit dieser elektrischen Energie aufgeladen.
  • Von Zeit zu Zeit kann es notwendig sein, den Energiespeicher mit extern bereitgestellter elektrischer Energie aufzuladen. Dies ist in der Ladebetriebsart vorgesehen. Beispielsweise wird die Ladebetriebsart während eines Stillstands des Kraftfahrzeugs durchgeführt, beispielsweise an einer stationären Ladeeinrichtung. Das Aufladen des Energiespeichers wird durchgeführt, bis der vorgegebene Sollladestand erreicht ist. Entsprechend wird die Ladebetriebsart durchgeführt, bis diese Bedingung erfüllt ist. Der Sollladestand kann beispielsweise ein Maximalladestand des Energiespeichers sein, bei welchem der Energiespeicher maximal aufgeladen ist. Der Maximalladestand wird beispielsweise von einem Hersteller des Energiespeichers beziehungsweise des Kraftfahrzeugs vorgegeben. In dem Maximalladestand kann zudem das Alter des Energiespeichers berücksichtigt werden, wobei beispielsweise der Maximalladestand mit zunehmendem Alter des Energiespeichers abnimmt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine effiziente Nutzung der elektrischen Maschine sowie der in dem Energiespeicher zwischengespeicherten elektrischen Energie ermöglicht.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass bei einer Durchführung der Rekuperationsbetriebsart die in der Rekuperationsbetriebsart gefahrene Rekuperationsfahrstrecke sowie die dazugehörige Rekuperationsenergiemenge ermittelt und als Fahrstreckendaten in einem Fahrstreckenspeicher abgespeichert und/oder an eine externe Datenspeichereinrichtung übermittelt werden, und dass beim Umschalten in die Ladebetriebsart oder in der Ladebetriebsart eine voraussichtliche Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs prädiktiv ermittelt wird und für die voraussichtliche Fahrstrecke Fahrstreckendaten aus dem Fahrstreckenspeicher ausgelesen und/oder von der externen Datenspeichereinrichtung angefordert werden, wobei der Sollladestand auf einen Wert gesetzt wird, der aus einem Maximalladestand des Energiespeichers und der in den Fahrstreckendaten hinterlegten Rekuperationsenergiemenge ermittelt wird.
  • Es ist also bei der Durchführung der Rekuperationsbetriebsart vorgesehen, die in der jeweiligen Rekuperationsbetriebsart zurückgelegte Rekuperationsfahrstrecke, vorzugsweise zumindest deren Startpunkt sowie Endpunkt, und die auf der Rekuperationsfahrstrecke angefallene Rekuperationsenergiemenge zu ermitteln und in Form der Fahrstreckendaten abzuspeichern. Vorzugsweise ist diese Vorgehensweise bei jeder Durchführung der Rekuperationsbetriebsart, also bei jedem Verzögern des Kraftfahrzeugs mittels der als Generator betriebenen elektrischen Maschine, vorgesehen. Unter der Rekuperationsfahrstrecke ist vorzugsweise der geografische Verlauf der in der Rekuperationsbetriebsart zurückgelegten Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs zu verstehen.
  • Die Rekuperationsfahrstrecke enthält insoweit geografische Positionsinformationen, beispielsweise den geografischen Startpunkt sowie den geografischen Endpunkt der Rekuperationsfahrstrecke. Zusätzlich können weitere zwischen dem Startpunkt und dem Endpunkt liegende geografische Zwischenpunkte festgehalten werden, um den Verlauf der Rekuperationsfahrstrecke mit höherer Genauigkeit festzuhalten. Die Bestimmung der Rekuperationsfahrstrecke kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise erfolgen. Besonders bevorzugt wird auf Positionsdaten einer Navigationseinrichtung des Kraftfahrzeugs zurückgegriffen. Beispielsweise ist es vorgesehen, die Rekuperationsfahrstrecke mittels einer satellitengestützten Positionsbestimmung zu ermitteln.
  • Unter der Rekuperationsenergiemenge kann die unmittelbar mittels der als Generator betriebenen elektrischen Maschine erzeugte Energiemenge zu verstehen sein. Vorzugsweise beschreibt sie jedoch diejenige Energiemenge, welche nach dem Zwischenspeichern der in der Rekuperationsbetriebsart mittels der elektrischen Maschine erzeugten Energiemenge nachfolgend zum Betreiben der elektrischen Maschine als Motor, beispielsweise in der Antriebsbetriebsart, zur Verfügung steht. Entsprechend kann die Rekuperationsenergiemenge den Wirkungsgrad der elektrischen Maschine und/oder des Energiespeichers berücksichtigen. Wird der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine berücksichtigt, so kann nur der Wirkungsgrad der als Generator betriebenen elektrischen Maschine, nur der Wirkungsgrad der als Antriebseinrichtung betriebenen elektrischen Maschine oder sowohl der Wirkungsgrad der als Generator betriebenen elektrischen Maschine und der als Motor betriebenen elektrischen Maschine berücksichtigt werden. Selbstverständlich kann auch ein Wirkungsgrad des Energiespeichers zusätzlich oder alternativ berücksichtig werden.
  • Die in der Rekuperationsbetriebsart gefahrene Rekuperationsfahrstrecke sowie die dazugehörige Rekuperationsenergiemenge werden in Form der Fahrstreckendaten in dem Fahrstreckenspeicher abgespeichert und/oder an die externe Datenspeichereinrichtung übermittelt und dort abgespeichert. Der Fahrstreckenspeicher ist an Bord des Kraftfahrzeugs vorgesehen, während die externe Datenspeichereinrichtung beispielsweise eine stationäre Datenspeichereinrichtung und/oder ein Fahrstreckenspeicher eines weiteren Kraftfahrzeugs ist. Während das Abspeichern der Fahrstreckendaten in dem Fahrstreckenspeicher üblicherweise über eine kabelgebundene Verbindung erfolgt, ist das Übermitteln der Fahrstreckendaten an die externe Datenspeichereinrichtung vorzugsweise über eine drahtlose Verbindung, insbesondere eine Funkverbindung, vorgesehen. Beispielsweise wird eine Navigationseinrichtung des Kraftfahrzeugs als Fahrstreckenspeicher verwendet, sodass die Fahrstreckendaten zusammen mit Navigationsdaten der Navigationseinrichtung abgespeichert oder in diese eingebettet werden.
  • Wie vorstehend bereits erläutert, wird in der Ladebetriebsart der Energiespeicher mit extern bereitgestellter elektrischer Energie aufgeladen bis der vorgegebene Sollladestand erreicht ist. Um die in der Rekuperationsbetriebsart anfallende elektrische Energie sowie den Energiespeicher möglichst effizient zu nutzen, soll beim Umschalten in die Ladebetriebsart oder in der Ladebetriebsart die voraussichtliche Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs prädiktiv ermittelt werden. Die voraussichtliche Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs beschreibt diejenige Fahrstrecke, welche das Kraftfahrzeug voraussichtlich während eines auf die Ladebetriebsart folgenden, insbesondere unmittelbar folgenden, Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs zurückgelegt werden wird. Die Ermittlung der voraussichtlichen Fahrstrecke kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise erfolgen.
  • Es werden nun Fahrstreckendaten für die voraussichtliche Fahrstrecke aus dem Fahrstreckenspeicher ausgelesen und/oder von der externen Datenspeichereinrichtung angefordert, sofern vorhanden. Liegen also für die voraussichtliche Fahrstrecke beziehungsweise Teilbereiche der voraussichtlichen Fahrstrecke bereits Fahrstreckendaten vor, so werden diese ausgelesen beziehungsweise angefordert. Das Auslesen beziehungsweise Anfordern der Fahrstreckendaten kann dabei auf solche Fahrstreckendaten beschränkt werden, welche auf die auf der voraussichtlichen Fahrstrecke zuerst liegende Rekuperationsfahrstrecke beschränkt ist. Zusätzlich oder alternativ kann eine Beschränkung auf solche Fahrstreckendaten vorgenommen werden, welche auf der voraussichtlichen Fahrstrecke innerhalb einer vorgegebenen Entfernung liegen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, für alle auf der voraussichtlichen Fahrstrecke liegenden Rekuperationsfahrstrecken die Fahrstreckendaten auszulesen beziehungsweise anzufordern.
  • Es ist nun vorgesehen, dass der Sollladestand auf denjenigen Wert gesetzt wird, der aus dem Maximalladestand des Energiespeichers und der in den Fahrstreckendaten hinterlegten Rekuperationsenergiemenge ermittelt wird. Beispielsweise entspricht der Sollladestand dem Maximalladestand abzüglich der hinterlegten Rekuperationsenergiemenge. Auf diese Art und Weise kann sichergestellt werden, dass der Energiespeicher während der Rekuperationsbetriebsart oder zumindest erst am Ende der Rekuperationsbetriebsart den Maximalladestand erreicht. Entsprechend kann die während der Rekuperationsbetriebsart anfallende Energiemenge vollständig in dem Energiespeicher zwischengespeichert werden.
  • Dies ist zum einen hinsichtlich der Energieeffizienz der Antriebseinrichtung und mithin des Kraftfahrzeugs sinnvoll. Zum anderen kann bei einer rein elektrischen Antriebseinrichtung das Kraftfahrzeug in der Rekuperationsbetriebsart nicht mehr allein mittels der elektrischen Maschine verzögert werden. Vielmehr ist es notwendig, eine zusätzliche Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs zu verwenden. Diese wird in diesen Fällen übermäßig beansprucht, weil keine Motorbremse möglich ist. Zudem muss üblicherweise ein Fahrer des Kraftfahrzeugs ein Bremspedal anders, insbesondere stärker betätigen, um bei vollständig gefülltem Energiespeicher dieselbe Bremswirkung zu erzielen als bei lediglich teilweise gefülltem Energiespeicher.
  • Bei einer Hybridantriebseinrichtung muss bei vollständig gefülltem Energiespeicher das weitere Antriebsaggregat, beispielsweise die Brennkraftmaschine, angekuppelt werden, um das auf das Verzögern des Kraftfahrzeugs gerichtete Drehmoment weiterhin zu erzeugen. Ein Betrieb des weiteren Antriebsaggregats ist jedoch für den Fahrer des Kraftfahrzeugs unplausibel, weil er während der Rekuperationsbetriebsart üblicherweise ein Gaspedal nicht betätigt, sondern lediglich das Bremspedal. In jedem Fall liegen also gewisse Komforteinbußen für den Fahrer des Kraftfahrzeugs vor. Diese können mit der beschriebenen Vorgehensweise vermieden werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zum prädiktiven Ermitteln der voraussichtlichen Fahrstrecke ein Fahrstreckenprofil des Kraftfahrzeugs erstellt und/oder auf Kalenderdaten eines Fahrers des Kraftfahrzeugs zurückgegriffen wird. Wie bereits erläutert, kann das prädiktive Ermitteln grundsätzlich beliebig erfolgen. Beispielsweise wird jedoch ein Fahrstreckenprofil des Kraftfahrzeugs erstellt und die voraussichtliche Fahrstrecke aus diesem ermittelt. Zusätzlich oder alternativ kann auf Kalenderdaten des Fahrers zurückgegriffen werden, welche beispielsweise in einem Mobilgerät des Fahrers, beispielsweise einem Mobiltelefon oder dergleichen, hinterlegt sind.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sollladestand aus einem ersten Vorgabeladestand und/oder einem zweiten Vorgabeladestand ermittelt wird, wobei der Sollladestand gleich dem zweiten Vorgabeladestand gesetzt wird, wenn der zweite Vorgabeladestand größer ist als der erste Vorgabeladestand, und gleich dem ersten Vorgabeladestand gesetzt wird, wenn der zweite Vorgabeladestand kleiner ist als der erste Vorgabeladestand. Der erste Vorgabeladestand stellt insoweit einen Mindestladestand für den Energiespeicher dar, auf welchen dieser während der Ladebetriebsart zumindest aufgeladen werden soll. Der zweite Vorgabeladestand begrenzt dagegen den während der Ladebetriebsart erzielten Ladestand des Energiespeichers nach oben.
  • Dabei hat jedoch der erste Vorgabeladestand Vorrang, sodass der Sollladestand auf diesen gesetzt wird, wenn der zweite Vorgabeladestand kleiner sein sollte als der erste Vorgabeladestand. Ist dagegen der zweite Vorgabeladestand größer als der erste Vorgabeladestand, so kann die Begrenzung des Sollladestands nach oben durchgeführt werden und entsprechend der Sollladestand gleich dem zweiten Vorgabeladestand gesetzt werden.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Vorgabeladestand derjenigen Energiemenge entspricht, die zum Erreichen der in den Fahrstreckendaten hinterlegten Rekuperationsfahrstrecke notwendig ist. Wird beispielsweise die Ladebetriebsart beabstandet von der auf der voraussichtlichen Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs liegenden Rekuperationsfahrstrecke, so muss sichergestellt werden, dass das Kraftfahrzeugs während eines auf die Ladebetriebsart folgenden Fahrbetriebs diese auch erreichen kann. Zu diesem Zweck wird der erste Vorgabeladestand entsprechend gesetzt.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der zweite Vorgabeladestand auf den Maximalladestand abzüglich der Rekuperationsenergiemenge gesetzt wird. Auf den Maximalladestand beziehungsweise dessen Ermittlung wurde vorstehend bereits hingewiesen. Der zweite Vorgabeladestand soll nun dem Maximalladestand abzüglich der Rekuperationsenergiemenge entsprechen, sodass sichergestellt wird, dass der Energiespeicher erst am Ende der Rekuperationsfahrstrecke vollständig geladen ist.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zu dem zweiten Vorgabeladestand diejenige Energiemenge addiert wird, die zum Erreichen der in den Fahrstreckendaten hinterlegten Rekuperationsfahrstrecke notwendig ist. Die vorstehend erwähnte Vorgehensweise, bei welcher der zweite Vorgabeladestand auf den Maximalladestand abzüglich der Rekuperationsenergie die Energiemenge gesetzt wird, ist insbesondere sinnvoll, wenn die Ladebetriebsart unmittelbar vor Beginn der Rekuperationsfahrstrecke beziehungsweise zu Beginn der Rekuperationsfahrstrecke durchgeführt wird. Befindet sich das Kraftfahrzeug jedoch während des Durchführens der Ladebetriebsart von der Rekuperationsfahrstrecke entfernt, so ist es sinnvoll, den Energiespeicher so weit zu laden, dass er am Startpunkt der Rekuperationsfahrstrecke lediglich teilweise gefüllt und am Endpunkt der Rekuperationsfahrstrecke wieder vollständig aufgeladen ist. Hierzu wird die zum Erreichen der Rekuperationsfahrstrecke notwendige Energiemenge berücksichtigt. Selbstverständlich ist es dabei jedoch vorteilhaft, wenn der erste Vorgabeladestand und/oder der zweite Vorgabeladestand auf den Maximalladestand begrenzt sind/ist.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass bei Vorliegen mehrerer Rekuperationsfahrstrecken auf der voraussichtlichen Fahrstrecke nur eine erste Rekuperationsfahrstrecke der mehreren Rekuperationsfahrstrecken oder diejenige Rekuperationsfahrstrecke der mehreren Rekuperationsfahrstrecken, die mit der größten Rekuperationsenergiemenge hinterlegt ist, berücksichtigt wird. Liegen also auf der voraussichtlichen Fahrstrecke mehrere Rekuperationsfahrstrecken vor, so wird aus diesen eine sinnvolle Auswahl getroffen. Selbstverständlich können alternativ auch alle der auf der voraussichtlichen Fahrstrecke vorliegenden Rekuperationsfahrstrecken berücksichtigt werden.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Vorliegen mehrerer Rekuperationsfahrstrecken auf der voraussichtlichen Fahrstrecke der zweite Vorgabeladestand derart gewählt wird, dass für die mehreren Rekuperationsfahrstrecken der nach jeder der Rekuperationsfahrstrecken vorliegende Ladestand des Energiespeichers zum Erreichen der jeweils nachfolgenden Rekuperationsfahrstrecke ausreichend ist. Insbesondere wird dies für alle auf der voraussichtlichen Fahrstrecke liegenden Rekuperationsfahrstrecken vorgesehen. Dabei ist jedoch zu beachten, dass der zweite Vorgabeladestand vorzugsweise nach oben auf den Maximalladestand begrenzt wird, diesen also nicht übersteigen kann.
  • Schließlich ist in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Fahrstreckendaten von der externen Datenspeichereinrichtung wenigstens einem weiteren Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt werden. Insoweit kann nicht lediglich das Kraftfahrzeug selbst, sondern vielmehr auch das wenigstens eine weitere Kraftfahrzeug auf die Fahrstreckendaten zurückgreifen, welche in der externen Datenspeichereinrichtung hinterlegt sind. Vorstehend wurde bereits darauf hingewiesen, dass die externe Datenspeichereinrichtung eine stationäre Datenspeichereinrichtung sein kann oder alternativ der Fahrstreckenspeicher des wenigstens einen weiteren Kraftfahrzeugs.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, mit einer elektrischen Antriebseinrichtung, wobei in einer Antriebsbetriebsart eine elektrische Maschine der Antriebseinrichtung als Motor betrieben wird, wobei mittels aus einem Energiespeicher entnommene elektrische Energie ein auf ein Beschleunigen des Kraftfahrzeugs gerichtetes Drehmoment bereitgestellt wird; wobei in einer Rekuperationsbetriebsart die elektrische Maschine als Generator betrieben wird, wobei ein auf ein Verzögern des Kraftfahrzeugs gerichtetes Drehmoment bereitgestellt und dabei anfallende elektrische Energie in dem Energiespeicher zwischengespeichert wird; und wobei in einer Ladebetriebsart der Energiespeicher mit der extern bereitgestellten elektrischen Energie aufgeladen wird, bis ein vorgegebener Sollladestand erreicht ist.
  • Dabei ist vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug dazu ausgebildet ist, bei einer Durchführung der Rekuperationsbetriebsart die in der Rekuperationsbetriebsart gefahrene Rekuperationsfahrstrecke sowie die dazugehörige Rekuperationsenergiemenge zu ermitteln und als Fahrstreckendaten in einem Fahrstreckenspeicher abzuspeichern und/oder an eine externe Datenspeichereinrichtung zu übermitteln, sowie beim Umschalten in die Ladebetriebsart oder in der Ladebetriebsart eine voraussichtliche Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs prädiktiv zu ermitteln und für die voraussichtliche Fahrstrecke Fahrstreckendaten aus dem Fahrstreckenspeicher auszulesen und/oder von der externen Datenspeichereinrichtung anzufordern, wobei der Sollladestand auf einen Wert gesetzt wird, der aus einem Maximalladestand des Energiespeichers und der in den Fahrstreckendaten hinterlegten Rekuperationsenergiemenge ermittelt wird.
  • Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs wurde bereits hingewiesen. Sowohl das Kraftfahrzeug als auch das Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
  • Die Erfindung betrifft selbstverständlich ebenfalls ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftfahrzeugflotte, welche mehrere Kraftfahrzeuge aufweist. Jedes der Kraftfahrzeuge ist dabei gemäß den vorstehenden Ausführungen ausgestaltet beziehungsweise wird gemäß den vorstehenden Ausführungen betrieben. Alle Kraftfahrzeuge der Kraftfahrzeugflotte übermitteln nach einer Durchführung der Rekuperationsbetriebsart die in dieser gefahrene Rekuperationsfahrstrecke sowie die dazugehörige Rekuperationsenergiemenge an die externe Datenspeichereinrichtung und/oder alle weiteren Kraftfahrzeuge der Kraftfahrzeugflotte. Entsprechend können alle Kraftfahrzeuge der Kraftfahrzeugflotte auf die Fahrstreckendaten der anderen Kraftfahrzeuge zurückgreifen, sodass ein besonders energieeffizientes Betreiben der Kraftfahrzeugflotte möglich ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
  • Figur zwei Diagramme, wobei in einem ersten der Diagramme ein Höhenverlauf einer Fahrstrecke eines Kraftfahrzeugs und in einem zweiten der Diagramme ein Ladestand eines Energiespeichers einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs dargestellt ist.
  • Die Figur zeigt in einem oberen ersten Diagramm einen Höhenverlauf einer Fahrstrecke eines Kraftfahrzeugs. Entsprechend ist ein rein beispielhafter Verlauf für die Höhe h über der Fahrstrecke s wiedergegeben. In einem unteren zweiten Diagramm ist dagegen ein Ladestand (SOC: state of charge) über der Fahrstrecke s wiedergegeben.
  • Das Kraftfahrzeug verfügt über eine elektrische Antriebseinrichtung, die über eine elektrische Maschine verfügt. Mittels der elektrischen Maschine kann beispielsweise ein Drehmoment bereitgestellt werden, welches auf ein Beschleunigen oder ein Verzögern des Kraftfahrzeugs gerichtet ist. Insbesondere ist es vorgesehen, in einer Antriebsbetriebsart die elektrische Maschine als Motor zu betreiben, wobei mittels aus einem Energiespeicher entnommener elektrischer Energie ein auf ein Beschleunigen des Kraftfahrzeugs gerichtetes Drehmoment bereitgestellt wird. In einer Rekuperationsbetriebsart wird dagegen die elektrische Maschine als Generator betrieben, wobei ein auf ein Verzögern des Kraftfahrzeugs gerichtetes Drehmoment bereitgestellt und dabei anfallende elektrische Energie in dem Energiespeicher zwischengespeichert wird. In einer Ladebetriebsart kann schließlich der Energiespeicher mit der extern bereitgestellten elektrischen Energie aufgeladen werden, bis ein vorgegebener Sollladestand erreicht ist.
  • Es ist zu erkennen, dass das Kraftfahrzeug auf der beispielhaften Fahrstrecke vor einer Position s0 bergauf fährt. Dabei verringert sich der Ladestand des Energiespeichers, bis in dem Punkt s0 ein Ladestand von SOC0 erreicht ist. Rein beispielhaft liegt an der Stelle s0 die größte Höhe h der Fahrstrecke vor. An der Stelle s0 soll die Ladebetriebsart durchgeführt werden, um den Energiespeicher mit extern bereitgestellter elektrischer Energie aufzuladen. Dabei kann es beispielsweise vorgesehen sein, einen Sollladestand von 100% zu verwenden. Weil die Fahrstrecke nachfolgend der Stelle s0 abschüssig ist, die Höhe h also mit fortschreitender Fahrstrecke s kleiner wird, wäre es sinnvoll, die Antriebseinrichtung in der Rekuperationsbetriebsart zu betreiben, um eine Geschwindigkeitszunahme des Kraftfahrzeugs über eine bestimmte Geschwindigkeit hinaus zu unterbinden, das Kraftfahrzeug also zu bremsen beziehungsweise zu verzögern.
  • Weil in der Rekuperationsbetriebsart die elektrische Maschine als Generator betrieben wird und entsprechend elektrische Energie anfällt, ist es nicht möglich, die Rekuperationsbetriebsart bei vollem Energiespeicher durchzuführen, da der Ladestand hierzu über einen Maximalladestand, welcher einem Ladestand von 100% entspricht, hinaus erhöht werden müsste. Dies ist rein beispielhaft durch einen Verlauf 1 angedeutet.
  • Bevorzugt ist es daher vorgesehen, den Sollladestand für das Durchführen der Ladebetriebsart auf einen Wert zu setzen, welcher die nachfolgende Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs berücksichtigt. Für den hier dargestellten Beispielfall ist die Verwendung des Ladestands SOC1 als Sollladestand sinnvoll. Wird ausgehend von diesem Ladestand die Fahrt des Kraftfahrzeugs entlang der Fahrstrecke s in der Rekuperationsbetriebsart fortgesetzt, so ist am Ende der Fahrstrecke oder am Ende einer abschüssigen Teilstrecke der Fahrstrecke, welches an einem Punkt s1 vorliegt, der Energiespeicher vollständig geladen. Nach dem Punkt s1 ist die Fahrstrecke beispielsweise näherungsweise eben, sodass dort die Antriebseinrichtung in der Antriebsbetriebsart betrieben wird. Entsprechend wird dem Energiespeicher elektrische Energie entnommen, sodass dessen Ladestand absinkt.
  • Dies wird beispielsweise umgesetzt, indem bei einer Durchführung der Rekuperationsbetriebsart die in der Rekuperationsbetriebsart gefahrene Rekuperationsfahrstrecke sowie die dazugehörige Rekuperationsenergiemenge ermittelt und als Fahrstreckendaten in einem Fahrstreckenspeicher abgespeichert und/oder an eine externe Datenspeichereinrichtung übermittelt werden. Während der Fahrt des Kraftfahrzeugs wird insoweit erfasst, ob für einen Teil der Fahrstrecke die Rekuperationsbetriebsart durchgeführt wird. Diese Teilstrecke entspricht der Rekuperationsfahrstrecke, welche zusammen mit der auf der Rekuperationsfahrstrecke anfallenden Rekuperationsenergiemenge in Form der Fahrstreckendaten abgespeichert beziehungsweise übermittelt werden.
  • Wird nun in die Ladebetriebsart umgeschaltet, so wird eine voraussichtliche Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs prädiktiv ermittelt. Für diese voraussichtliche Fahrstrecke werden Fahrstreckendaten aus dem Fahrstreckenspeicher ausgelesen und/oder von der externen Datenspeichereinrichtung angefordert. Liegen für die voraussichtliche Fahrstrecke bereits Fahrstreckendaten vor, beispielsweise weil sie entweder bereits in dem Fahrstreckenspeicher gespeichert wurden oder von der Datenspeichereinrichtung vorgehalten werden, so wird der Sollladestand für das Durchführen der Ladebetriebsart auf einen Wert gesetzt, der aus dem Maximalladestand des Energiespeichers und derjenigen Rekuperationsenergiemenge ermittelt wird, die in den Fahrstreckendaten hinterlegt ist.
  • Auf diese Art und Weise kann für die voraussichtliche Fahrstrecke die auf dieser anfallende Rekuperationsenergiemenge bei dem Aufladen des Energiespeichers mit extern bereitgestellter elektrischer Energie berücksichtigt werden. Dies hat zum einen den Vorteil, dass die in der Ladebetriebsart benötigte extern bereitgestellte elektrische Energiemenge verringert wird, sodass einem Fahrer des Kraftfahrzeugs geringere Kosten entstehen. Weiterhin kann auch während einer auf die Ladebetriebsart folgenden Durchführung der Rekuperationsbetriebsart zuverlässig das auf das Verzögern des Kraftfahrzeugs gerichtete Drehmoment bereitgestellt werden. Dies wäre nicht der Fall, wenn der Energiespeicher bereits seinen Maximalladestand erreicht hätte. Zumindest jedoch müsste auf andere Mittel, beispielsweise eine Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs, zurückgegriffen werden.
  • Grundsätzlich ist es unerheblich, auf welche Art und Weise die Fahrstreckendaten erlangt werden. Besonders bevorzugt werden sie von dem Kraftfahrzeug oder einer Vielzahl von Kraftfahrzeugen während der jeweiligen Durchführung eines Fahrbetriebs erfasst und abgespeichert, nämlich in dem Fahrstreckenspeicher und/oder der externen Datenspeichereinrichtung. Anschließend können die Fahrstreckendaten wenigstens einem weiteren Kraftfahrzeug oder der Vielzahl von Kraftfahrzeugen von der externen Datenspeichereinrichtung bereitgestellt werden. Somit kann insbesondere im Falle einer Kraftfahrzeugflotte ein besonders energieeffizienter und komfortabler Betrieb der Kraftfahrzeuge vorgenommen werden.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, das eine elektrische Antriebseinrichtung aufweist, wobei – in einer Antriebsbetriebsart eine elektrische Maschine der Antriebseinrichtung als Motor betrieben wird, wobei mittels aus einem Energiespeicher entnommener elektrischer Energie ein auf ein Beschleunigen des Kraftfahrzeugs gerichtetes Drehmoment bereitgestellt wird, wobei – in einer Rekuperationsbetriebsart die elektrische Maschine als Generator betrieben wird, wobei ein auf ein Verzögern des Kraftfahrzeugs gerichtetes Drehmoment bereitgestellt und dabei anfallende elektrische Energie in dem Energiespeicher zwischengespeichert wird, und wobei – in einer Ladebetriebsart der Energiespeicher mit extern bereitgestellter elektrischer Energie aufgeladen wird, bis ein vorgegebener Sollladestand erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass – bei einer Durchführung der Rekuperationsbetriebsart die in der Rekuperationsbetriebsart gefahrene Rekuperationsfahrstrecke sowie die dazugehörige Rekuperationsenergiemenge ermittelt und als Fahrstreckendaten in einem Fahrstreckenspeicher abgespeichert und/oder an eine externe Datenspeichereinrichtung übermittelt werden, und dass – beim Umschalten in die Ladebetriebsart oder in der Ladebetriebsart eine voraussichtliche Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs prädiktiv ermittelt wird und für die voraussichtliche Fahrstrecke Fahrstreckendaten aus dem Fahrstreckenspeicher ausgelesen und/oder von der externen Datenspeichereinrichtung angefordert werden, wobei – der Sollladestand auf einen Wert gesetzt wird, der aus einem Maximalladestand des Energiespeichers und der in den Fahrstreckendaten hinterlegten Rekuperationsenergiemenge ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum prädiktiven Ermitteln der voraussichtlichen Fahrstrecke ein Fahrstreckenprofil des Kraftfahrzeugs erstellt und/oder auf Kalenderdaten eines Fahrers des Kraftfahrzeugs zurückgegriffen wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollladestand aus einem ersten Vorgabeladestand und/oder einem zweiten Vorgabeladestand ermittelt wird, wobei der Sollladestand gleich dem zweiten Vorgabeladestand gesetzt wird, wenn der zweite Vorgabeladestand größer ist als der erste Vorgabeladestand, und gleich dem ersten Vorgabeladestand gesetzt wird, wenn der zweite Vorgabeladestand kleiner ist als der erste Vorgabeladestand.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Vorgabeladestand derjenigen Energiemenge entspricht, die zum Erreichen der in den Fahrstreckendaten hinterlegten Rekuperationsfahrstrecke notwendig ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Vorgabeladestand auf den Maximalladestand abzüglich der Rekuperationsenergiemenge gesetzt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem zweiten Vorgabeladestand diejenige Energiemenge addiert wird, die zum Erreichen der in den Fahrstreckendaten hinterlegten Rekuperationsfahrstrecke notwendig ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen mehrerer Rekuperationsfahrstrecken auf der voraussichtlichen Fahrstrecke nur eine erste Rekuperationsfahrstrecke der mehreren Rekuperationsfahrstrecken oder diejenige Rekuperationsfahrstrecke der mehreren Rekuperationsfahrstrecken, die mit der größten Rekuperationsenergiemenge hinterlegt ist, berücksichtigt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen mehrerer Rekuperationsfahrstrecken auf der voraussichtlichen Fahrstrecke der zweite Vorgabeladestand derart gewählt wird, dass für die mehreren Rekuperationsfahrstrecken der nach jeder der Rekuperationsfahrstrecken vorliegende Ladestand des Energiespeichers zum Erreichen der jeweils nachfolgenden Rekuperationsfahrstrecke ausreichend ist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrstreckendaten von der externen Datenspeichereinrichtung wenigstens einem weiteren Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt werden.
  10. Kraftfahrzeug, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einer elektrischen Antriebseinrichtung, wobei – in einer Antriebsbetriebsart eine elektrische Maschine der Antriebseinrichtung als Motor betrieben wird, wobei mittels aus einem Energiespeicher entnommene elektrische Energie ein auf ein Beschleunigen des Kraftfahrzeug gerichtetes Drehmoment bereitgestellt wird, wobei – in einer Rekuperationsbetriebsart die elektrische Maschine als Generator betrieben wird, wobei ein auf ein Verzögern des Kraftfahrzeugs gerichtetes Drehmoment bereitgestellt und dabei anfallende elektrische Energie in dem Energiespeicher zwischengespeichert wird, und wobei – in einer Ladebetriebsart der Energiespeicher mit extern bereitgestellter elektrischer Energie aufgeladen wird, bis ein vorgegebener Sollladestand erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug dazu ausgebildet, ist, – bei einer Durchführung der Rekuperationsbetriebsart die in der Rekuperationsbetriebsart gefahrene Rekuperationsfahrstrecke sowie die dazugehörige Rekuperationsenergiemenge zu ermitteln und als Fahrstreckendaten in einem Fahrstreckenspeicher abzuspeichern, und/oder an eine externe Datenspeichereinrichtung zu übermitteln, sowie – beim Umschalten in die Ladebetriebsart oder in der Ladebetriebsart eine voraussichtliche Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs prädiktiv zu ermitteln und für die voraussichtliche Fahrstrecke Fahrstreckendaten aus dem Fahrstreckenspeicher auszulesen und/oder von der externen Datenspeichereinrichtung anzufordern, – wobei der Sollladestand auf einen Wert gesetzt wird, der aus einem Maximalladestand des Energiespeichers und der in den Fahrstreckendaten hinterlegten Rekuperationsenergiemenge ermittelt wird.
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